DE60304558T2

DE60304558T2 - Vorrichtung zur verabreichung von kalorien an das gesamte oder einen teil des zellgewebes beim mensch oder tier

Info

Publication number: DE60304558T2
Application number: DE60304558T
Authority: DE
Inventors: Henri Mehier
Original assignee: Individual
Current assignee: Centre D'etude Et De Recherche Medicale D' Arc Fr
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2003-01-21
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2023-01-22
Also published as: DE60304558D1; FR2836047B1; US20080103566A1; ATE322922T1; US20040254532A1; JP4216729B2; EP1476212B1; WO2003070302A1; US7335195B2; US8337491B2; FR2836047A1; EP1476212A1; JP2005517503A; AU2003219236A1; ES2259761T3

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die mit Hilfe einer Flüssigkeit Wärmemengen in der Gesamtheit oder einem Teil eines menschlichen oder tierischen Zellgewebes freisetzen soll. Insbesondere bezieht sie sich auf ein Gerät, das das Einspritzen einer Wärmeübertragungsflüssigkeit, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Wasser, Wasserstoffperoxid und Ethanol, in die Gesamtheit oder einen Teil von Organen ermöglicht, insbesondere im Bereich von Krebszellen.
Eines der Verfahren zur Behandlung von Krebstumoren besteht darin, das gesamte Krebsgewebe oder einen Teil desselben durch gezielte Verabreichung von Wärme oder Kälte zu zerstören. Dieses Prinzip ist unter der Bezeichnung "Thermoablation" bekannt und wird gegenwärtig insbesondere zur Behandlung von Leber-Metastasen verwendet.
Mehrere Techniken, die auf dem Prinzip der Thermoablation durch Wärme beruhen, werden gegenwärtig vorgeschlagen, wie Laser, Hochfrequenz mit Nadel, Kryotherapie, die ihrerseits in den Bereich der Thermoablation durch Kälte fällt. Diese Techniken weisen jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. Insbesondere bleibt das Volumen des behandelten Tumors beschränkt (in der Praxis auf einen Durchmesser von 4 bis 5 cm) und die Eingriffzeitspanne bleibt relativ lang, 20 bis 30 Minuten für die Hochfrequenz und die Kryotherapie, wobei die Laser-Behandlung noch vorteilhaft ist.
Das Dokument WO 00/29055 der Anmelderin beschreibt eine Technik der Thermoablation durch Wärme, bestehend aus dem Einspritzen einer physisch aktiven Substanz, in der Praxis unter Druck stehendes Wasser oder Wasserstoffperoxid, in einen hohlen, biegsamen Tubus (Rohr), der mit Löchern versehen ist und in das zu behandelnde Organ "eingenäht" wird. Die Temperatur der unter Druck stehenden Flüssigkeit wird bei Kontakt mit dem zu behandelnden Gewebe erniedrigt, und das Wasser oder Wasserstoffperoxid wird innerhalb des Tumors wieder flüssig. Die unter Druck stehende Flüssigkeit wird mit Hilfe eines Gerätes erhalten und eingespritzt, das aus einer Aufheizeinheit besteht, die in Form einer metallischen Spule ausgebildet ist, um die ein Edelstahltubus gewickelt ist, der direkt mit dem mikroperforierten Tubus verbunden ist. Das Wasser wandert und wird in dem Edelstahltubus im Bereich dieser Einheit auf eine Temperatur von etwa 400°C erhitzt und auf einem Druck von etwa 250 bar gebracht.
Im Rahmen ihrer Untersuchungen hat die Anmelderin gefunden, dass die Abgabe von Wasser oder Wasserstoffperoxid im Bereich eines Tumors vorteilhaft mit geringen Wasservolumina durchgeführt werden sollte, die in gepulster Form eingespritzt werden, und zwar sowohl aus Gründen der Wirksamkeit als auch aus Sicherheitsgründen.
Die Verwendung geringer Wasservolumina, in der Praxis zwischen 0,2 und 1 ml, ermöglicht tatsächlich die Vermeidung der Risiken einer Wärmediffusion in die Umgebung außerhalb des Tumors und demgemäß die Zerstörung gesunder Gewebe. Die Anmelderin hat zudem festgestellt, dass die Verabreichung geringer Volumina Wasser oder Wasserstoffperoxid in regelmäßigen Intervallen, in der Praxis zwischen 0,5 und 1 Sekunde, die Behandlung von Zonen größerer Volumina innerhalb einer kürzeren Zeitspanne als mit den Techniken, die im Stand der Technik bekannt sind, ermöglicht. Zudem ermöglicht die gepulste Arbeitsweise die Vermeidung einer Erhitzung des Teils des Tubus, der nicht mit dem Tumor in Kontakt steht, d.h. der Teil des Tubus, der mit der Außenseite des Organismus verbunden ist, wodurch die Zerstörung von gesunden Geweben durch Wärme tatsächlich vermieden wird.
Wie bereits festgestellt, ist die Flüssigkeit, die eingespritzt werden soll, eine physisch aktive Substanz, in der Praxis Wasser, Wasserstoffperoxid oder auch Ethanol, wobei die beiden Letzteren außer der Zufuhr von Wärmemengen den Vorteil aufweisen, dass sie gegenüber dem zu behandelnden Tumor chemisch aggressiv sind.
Die Erfindung betrifft somit eine Vorrichtung, die mit Hilfe einer Flüssigkeit Wärmemengen in der Gesamtheit eines menschlichen oder tierischen Zellgewebes oder in einem Teil desselben freisetzen soll, umfassend:

– eine Aufheizeinheit für die Flüssigkeit,
– eine Einheit zum Einspritzen von Flüssigkeit in die Aufheizeinheit,
– ein Hilfsmittel für die Verteilung der erhitzten Flüssigkeit,
– ein Hilfsmittel für die Zuführung der erhitzten Flüssigkeit von der Aufheizeinheit zum Hilfsmittel für die Verteilung.

Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie Hilfsmittel zur Abgabe von erhitzter Flüssigkeit in gepulster Form im Bereich des Hilfsmittel für die Verteilung aufweist.
In der Praxis weist die Vorrichtung Hilfsmittel zur Abgabe von erhitzter Flüssigkeit in gepulster Form bei einem Druck auf der wenigstens gleich dem Sättigungsdampfdruck der einzuspritzenden Flüssigkeit ist.
Im weiteren Verlauf der Beschreibung wird die Vorrichtung unter Verwendung von Wasser als einzuspritzender Flüssigkeit erläutert, obwohl Wasserstoffperoxid oder auch Ethanol ebenfalls in Betracht gezogen werden können.
Diesbezüglich und gemäß einem ersten Merkmal der Erfindung hat die Einspritzeinheit die Form einer Kammer, die die einzuspritzende Flüssigkeit enthält und in der ein Kolben unter der Wirkung eines elektrischen Zylinders oder Druckzylinders in Translationsbewegung versetzt wird, dessen Auslösen, Hub, Kraft und Versetzungsgeschwindigkeit durch den erwünschten Rhythmus, das erwünschte Volumen und den erwünschten Einspritzdruck der Flüssigkeit bestimmt sind, wobei die Kammer über ein erstes Ventil mit der Aufheizeinheit verbunden ist.
Mit anderen Worten: die Einspritzeinheit stellt das erste Element dar, das dazu beiträgt, die Abgabe von Wärmemengen in gepulster Form zu gewährleisten, indem in die Aufheizeinheit eine bestimmte Menge kalten Wassers in regelmäßigen Intervallen eingespritzt wird, und zwar mit Hilfe der Kombinationswirkung eines Zylinders, dessen Auslösen, Hub, Kraft und Geschwindigkeit in Abhängigkeit vom erwünschten Rhythmus, Volumen und Einspritzdruck der Flüssigkeit programmiert sind, wobei ein Ventil das Rückschlagen der in die Kammer eingespritzten Flüssigkeit verhindert.
Genauer gesagt sind das Auslösen und der Hub des Zylinders in Abhängigkeit von der Anzahl der erwünschten Einspritzungen programmiert, um ein bestimmtes Wasservolumen abzugeben, wobei das Letztere direkt von der Größe des zu behandelnden Tumors abhängt. Die Anmelderin hat auch festgestellt, dass eine befriedigende Nekrose von Geweben erhalten wird, wenn man ein Volumen von unter Druck stehendem Wasser mit 400°C verwendet, das etwa 5% des Volumens des zu behandelnden Tumors ausmacht. Das Auslösen und der Hub des Zylinders werden dann programmiert, um eingespritzte Flüssigkeitsvolumina zwischen 0,2 und 1 ml in regelmäßigen Intervallen von 0,5 bis 1 Sekunde zu erhalten. Bei der praktischen Durchführung wird die Programmierung des Zylinderhubs durch die Steuerung der Umdrehungszahl des Motors gewährleistet, der den Zylinder antreibt.
Im Übrigen hängt der Druck, mit dem die Flüssigkeit eingespritzt wird, von der Versetzungsgeschwindigkeit und der Kraft des Zylinders ab, die ebenfalls programmiert werden. Bei der praktischen Durchführung wird die Programmierung der Versetzungsgeschwindigkeit des Zylinders durch die Steuerung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors gewährleistet, der den Zylinder antreibt.
Um nun geringe Wasservolumina einspritzen zu können, ist es notwendig, die Flüssigkeit auf eine sehr hohe Temperatur zu erhitzen, bei Wasser oder Wasserstoffperoxid z.B. in der Größenordnung von 400°C oder mehr. Bei einer derartigen Temperatur und bei Atmosphärendruck werden Wasser oder Wasserstoffperoxid im Bereich der Aufheizeinheit verdampft, wodurch eine wirksame Abgabe von Wärmemengen in gepulster Form im Bereich des Verteilungssystems verhindert wird. Zur Lösung des zweifachen Problems der Beibehaltung der Substanz in flüssiger Form bei einer derartigen Temperatur und ihrer Verabreichung in gepulster Form mit Impulsen einer Dauer, die in der Praxis zwischen 0,1 und 0,2 Sekunden liegt, werden folglich die Kraft und die Geschwindigkeit so ausgewählt, dass die Flüssigkeit in die Aufheizeinheit unter einem Druck eingespritzt wird, der wenigstens 50 bar, vorteilhaft 100 bar, größer ist als der Sättigungsdampfdruck der einzuspritzenden Flüssigkeit. Im Falle des Einspritzens von Wasser wird der Einspritzdruck auf etwa 350 bar festgelegt.
Wie bereits festgestellt, ist der Zylinder ein elektrischer Zylinder oder ein Druckzylinder. Wenn die Behandlung allerdings in der Nähe von Geräten zur Abbildung mittels magnetischer Resonanz durchgeführt wird, muss der Zylinder unmagnetisch sein. In diesem Fall verwendet man vorteilhaft einen Druckzylinder, der geringe Wasservolumina in die Aufheizeinheit treibt, bis das erwünschte Volumen erhalten wird.
Gemäß einem weiteren Merkmal umfasst die Vorrichtung einen Vorratsbehälter für die Flüssigkeit, mit der die Kammer der Einspritzeinheit versorgt werden soll, wobei der Vorratsbehälter fixiert oder abnehmbar ist. Die Versorgung der Kammer mit Flüssigkeit wird vorteilhaft mit vorbestimmten Volumina durchgeführt, die dem Volumen entsprechen, das in den Tumor eingespritzt werden soll. In jedem Fall ist der Vorratsbehälter von der Kammer durch ein zweites Ventil getrennt, mit dem das Rückschlagen von Flüssigkeit in die Kammer unter der Wirkung des Kolbens verhindert wird.
Sobald die unter Druck stehende kalte Flüssigkeit (z.B. Wasser) in die Aufheizeinheit überführt ist, wird dieselbe auf eine Temperatur von 400°C und mehr erhitzt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform und immer unter Gewährleistung der gepulsten Arbeitsweise ist die Aufheizeinheit in Form einer metallischen Spule ausgebildet, in die ein elektrischer Widerstand oder ein Wärmetauscher eingefügt ist, die von einem Edelstahltubus umgeben ist, durch den diese Flüssigkeit strömt. Der Innendurchmesser des Tubus ist so ausgewählt, dass ein Vermischen von heißem Wasser mit kaltem Wasser im Moment des Impulses vermieden wird. Im Übrigen wird die Länge des Tubus in Kombination mit dem Innendurchmesser in Abhängigkeit vom einzuspritzenden Volumen ausgewählt.
Bei der praktischen Durchführung beträgt der Innendurchmesser zwischen 0,1 und 0,5 mm, vorzugsweise 0,3 mm, wobei die Länge des Tubus in Abhängigkeit von den Abmessungen der Spule variiert und in der Praxis zwischen 1500 und 5000 mm beträgt. Ebenso beträgt die Größe des Außendurchmessers des Edelstahltubus zwischen 1 und 2 mm, vorzugsweise liegt sie in der Größenordnung von 1,5 mm.
Wird die Behandlung in der Nähe von Geräten zur Abbildung mittels magnetischer Resonanz durchgeführt, so wird der elektrische Widerstand durch eine Quelle ersetzt, die durch ein fluides Wärmeübertragungsmittel gespeist wird, wobei das fluide Wärmeübertragungsmittel fern von der Aufheizeinheit erhitzt wird und durch einen isolierten unmagnetischen Schlauch (zwischen 1 und 2 m) transportiert wird.
Um gemäß einem weiteren Merkmal das Problem der Beibehaltung der einzuspritzenden, unter Druck stehenden Flüssigkeit bei der erwünschten Temperatur bis zum Hilfsmittel für die Verteilung zu lösen, wird die Aufheizeinheit vom Zuführungshilfsmittel getrennt, und zwar entweder durch ein Ventil, das auf einen Druck geeicht ist, der wenigstens gleich dem Sättigungsdampfdruck der einzuspritzenden Flüssigkeit ist, oder durch ein Ventil, das höhere Temperatur und höheren Druck aushalten kann, und zwar in der Größenordnung von 400°C bzw. wenigstens 350 bar, in der Praxis in der Größenordnung von 1000 bar. Wenn die einzuspritzende Flüssigkeit Wasser ist, wird das Ventil für 400°C auf 250 bar geeicht.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Vorrichtung einen Nebenkreislauf für kaltes Wasser, dessen Ausgangspunkt zwischen der Einspritzeinheit und der Aufheizeinheit angeordnet ist, während der Zuführungspunkt unterhalb des Ventils angeordnet ist, wobei der Nebenkreislauf mit Hilfe eines programmierbaren Hochdruck-Elektroventils mit dem Ausgangspunkt verbunden ist.
Der Kaltwasserkreislauf ergibt einen zweifachen Vorteil. Vor allem ermöglicht er während des Betriebs der Vorrichtung das Ablassen des heißen Wassers, das im Hilfsmittel für die Verteilung verbleibt, wodurch Erhitzung außerhalb der Einspritzphasen verringert und der Rhythmus der Impulse insgesamt beschleunigt wird. Darüber hinaus stellt er ein Sicherheitssystem dar: im Falle, dass ein zu großes Volumen an heißem Wasser eingespritzt werden sollte, könnte dann die Bedienungsperson kaltes Wasser in den Tumor einspritzen.
In der Praxis ist der Kaltwasserkreislauf in Form eines Edelstahltubus ausgebildet, dessen Außendurchmesser zwischen 1,2 und 1,8 mm beträgt, während der Innendurchmesser zwischen 0,1 und 0,5 mm beträgt.
Gemäß einem weiteren Merkmal ist die Aufheizeinheit durch ein Zuführungshilfsmittel vom Hilfsmittel für die Verteilung getrennt. Um den toten Raum, der am Ausgang der Aufheizeinheit vorliegt, maximal zu reduzieren und die Abgabe von unter Druck stehender Flüssigkeit in gepulster Form zu gewährleisten, ist das Hilfsmittel für die Zuführung erhitzter Flüssigkeit in Form eines hohlen, biegsamen Tubus ausgebildet, der höheren Druck und höhere Temperatur aushalten kann und dessen Länge zwischen 40 und 80 cm beträgt, während der Außendurchmesser zwischen 100 und 200 μm beträgt und der Innendurchmesser zwischen 50 und 150 μm beträgt. Für Wasser beträgt der Druck und die Temperatur mehr als 250 bar bzw. 400°C. In der Praxis ist der Tubus aus rostfreiem Stahl der Qualität A305, aus Titan oder auch aus einer Legierung aus Platin/Iridium oder Nickel/Titan hergestellt. Es kann auch mit einer Kunststoffumhüllung überzogen sein, die temperaturbeständig und ziemlich steif ist, und zwar vom Typ Silicon, Polyimid und Polyurethan. Der Tubus weist darüber hinaus an einem seiner Enden ein erstes konisches Verbindungsstück auf, das die Verbindung mit der Aufheizeinheit gewährleistet, sowie ein zweites konisches Verbindungsstück, das die Verbindung mit dem Hilfsmittel für die Verteilung gewährleistet.
Mit anderen Worten, und wie sich aus dem Vorhergehenden ergibt, gewährleistet die Kombination der Merkmale:

– des Zylinders, der das Ankommen von kaltem Wasser in gepulster Form in der Aufheizeinheit ermöglicht,
– des Edelstahltubus, in dem die Flüssigkeit erhitzt wird und das den Vortrieb von heißem Wasser bei einer homogenen und maximalen Temperatur ermöglicht,
– des Ventils, das die Beibehaltung eines Drucks ermöglicht, der gleich dem Sättigungsdampfdruck der einzuspritzenden Flüssigkeit ist,
– des Zuführungshilfsmittels, das eine maximale Reduktion des toten Volumens ermöglicht,

Das Hilfsmittel für die Verteilung kann in zwei Arten vorliegen.
In einer ersten Ausführungsform liegt das Hilfsmittel für die Verteilung in Form eines Tubus vor, der demjenigen ähnlich ist, das im Dokument WO 00/29055 beschrieben ist. Genauer gesagt liegt das Hilfsmittel für die Verteilung in Form eines hohlen Tubus vor, dessen Wände vollständig oder teilweise mit Löchern versehen sind, insbesondere die Wände im Kontakt mit dem zu behandelnden Gewebe, und dessen distales Ende verschlossen ist. In der Praxis soll ein solcher Tubus mit dem zu behandelnden Organ in Verbindung gebracht werden. Ebenso wie das Zuführungshilfsmittel ist es aus einem Material vom Typ Titan, rostfreiem Stahl, einer Legierung aus Platin/Iridium oder Nickel/Titan hergestellt und ganz allgemein aus jedem Material, das einen Druck und eine Temperatur von mehr als 250 bar bzw. 400°C auszuhalten kann (im Fall von Wasser).
Im Übrigen und gemäß einem weiteren Merkmal beträgt der Außendurchmesser des Tubus zwischen 100 und 250 μm, während der Innendurchmesser zwischen 50 und 150 μm beträgt.
Wie bereits festgestellt, ist es mit in etwa kreisförmigen Löchern eines Durchmessers zwischen 30 und 70 μm, vorzugsweise 50 μm, versehen.
In einer zweiten Ausführungsform liegt das Zuführungshilfsmittel in Form einer steifen Nadel vor, deren distales Ende verschlossen ist und deren Wände auf der gesamten Länge der Nadel oder einem Teil der Länge, insbesondere deren Wände im Kontakt mit dem zu behandelnden Gewebe, Löcher eines Durchmessers zwischen 30 und 70 μm, vorzugsweise von 50 μm aufweisen. Gemäß einem ersten Merkmal beträgt der Innendurchmesser der Nadel zwischen 0,05 und 0,2 mm, während der Außendurchmesser zwischen 0,2 mm und 0,7 mm beträgt, wobei die Länge zwischen 100 und 200 mm beträgt. Diese Nadel ist aus einem Material vom Typ Stahl oder hartem Edelstahl, Titan oder auch aus einer metallischen Legierung gefertigt. Die Verbindung des oberen Endes der Nadel mit dem Zuführungshilfsmittel wird vorteilhaft durch eine Verschweißung oder eine konische Verbindung gewährleistet.
Die Erfindung und die Vorteile, die sich daraus ergeben, werden besser durch die folgende Ausführungsform unter Zuhilfenahme der beigefügten Figuren wiedergegeben.
Die 1 ist eine schematische Darstellung der Vorrichtung.
Die 2 ist eine schematische Darstellung der Einspritzeinheit.
Die 3 ist eine schematische Darstellung der Aufheizeinheit.
Die 4 ist eine schematische Darstellung des Zuführungshilfsmittels.
Die 5 ist eine schematische Darstellung des Hilfsmittels für die Verteilung in Form einer Nadel.
Die 6 ist eine schematische Darstellung des Hilfsmittels für die Verteilung in Form eines Tubus.
Wie in 1 gezeigt, umfasst die Vorrichtung der Erfindung 4 Hauptelemente, und zwar jeweils eine Einspritzeinheit (1), die über einen Edelstahltubus (2) mit einer Aufheizeinheit (3) verbunden ist, ein Hilfsmittel für die Zuführung heißer Flüssigkeit oder ein Verlängerungsstück (4) und ein Verteilungshilfsmittel (5). Der Außendurchmesser des Edelstahltubus (2) beträgt 1,6 mm, während sein Innendurchmesser 0,25 mm beträgt.
Gemäß einem ersten Merkmal der Erfindung ist die Einspritzeinheit durch ein Ventil (6) von der Aufheizeinheit getrennt, wobei die Aufheizeinheit (3) selbst durch ein Ventil (7) vom Verlängerungsstück (4) getrennt ist.
In der vorteilhaften Ausführungsform, wie sie in der 1 dargestellt ist, wird die Vorrichtung durch einen Nebenkreislauf mit kaltem Wasser (8) vervollständigt, dessen Einlass zwischen der Einspritzeinheit (1) und der Aufheizeinheit (3) angeordnet ist, während der Auslass unterhalb des Ventils (7) angeordnet ist. Im Übrigen ist der Kaltwasser-Kreislauf (8) am Eintrittspunkt über ein programmierbares Hochdruck-Elektroventil (9) mit dem Heißwasser-Hauptkreislauf verbunden.
Jedes Element der Vorrichtung soll nun im Einzelnen betrachtet werden.
Betrachtet man zuerst die Einspritzeinheit (1), so ist dieselbe in Form eines Zylinders dargestellt, der mit einer Kammer (10) versehen ist, in der ein Kolben (12) unter der Wirkung eines Zylinders (11) in Translationsbewegung versetzt wird. Der Zylinder (11) kann ein elektrischer Zylinder oder ein Druckzylinder sein, und zwar in Abhängigkeit von der Umgebung, in der er verwendet wird (die eventuelle Notwendigkeit eines unmagnetischen Zylinders). In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Zylinder ein elektrischer Zylinder, dessen Auslösen, Hub (gesteuert durch die Anzahl der Motorumdrehungen), Kraft (gesteuert durch die Stärke des Motors) und Ge schwindigkeit (gesteuert durch die Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors) programmierbar sind. In diesem Beispiel ist die Kraft des ausgewählten Zylinders gleich 10 kN für eine Kolbenoberfläche von kleiner als 3 cm². Wenn die verwendete Flüssigkeit Wasser ist, kann der Zylinder kaltes Wasser in die Aufheizeinheit mit einem Druck von 350 bar einspritzen.
Die Kammer (10) ist zudem mit einem Flüssigkeits-Vorratsbehälter (13) verbunden, der die Versorgung der Kammer mit Flüssigkeit gewährleistet. Der Flüssigkeits-Vorratsbehälter (13) ist zudem durch ein zweites Ventil (14) von der Kammer (10) getrennt.
Die Aufheizeinheit (3), die schematisch in der 3 dargestellt ist, liegt in Form einer Aluminium-Spule (15) mit einem Durchmesser von 50 mm und einer Länge von 100 mm vor, die mit einem Edelstahltubus (16) mit einem Außendurchmesser von 1,6 mm, einem Innendurchmesser von 0,25 mm und einer Länge zwischen 1500 und 5000 mm umwickelt ist, die die Verlängerung des Tubus (2) darstellt. Die Baugruppe aus Spule (15) und Edelstahltubus (16) enthält einen elektrischen Widerstand (17). Die Spule (15) ist zudem mit einer Sonde (18) versehen, die die Temperatur der Spule regelt. Die Spule wird im Übrigen in zwei konzentrischen Tuben oder Rohren (19, 19') gehalten, wodurch die Wärmeisolierung und die Abkühlung des Systems in Kombination mit einem Ventilator (20) ermöglicht wird.
Das Verlängerungsstück (4), wie es in der 4 dargestellt ist, liegt in Form eines hohlen Tubus (21) mit einer Länge von 50 cm und einem Innendurchmesser und einem Außendurchmesser von 100 μm bzw. 200 μm vor. Dieser Tubus besteht aus rostfreiem Stahl der Qualität A305 und ist mit einer Kunststoffumhüllung vom Typ Silicon überzogen. Das Zuführungshilfsmittel weist zudem an seinem oberen Ende ein erstes konisches Verbindungsstück (22) auf das ein Anschließen an die Aufheizeinheit ermöglicht, und es weist ein zweites konisches Verbindungsstück (22') auf, das ein Anschließen an das Verteilungshilfsmittel ermöglicht.
Wie bereits festgestellt wurde, ist das Zuführungshilfsmittel (4) über ein Ventil (7) von der Aufheizeinheit (3) getrennt. Gemäß einem wesentlichen Merkmal ist das Ventil auf einen Druck geeicht, der wenigstens gleich dem Sättigungsdampfdruck der einzuspritzenden Flüssigkeit ist. Wenn die eingespritzte Flüssigkeit Wasser ist, ist das Ventil (7) auf 250 bar bei 400°C geeicht.
Zwei Typen von Verteilungshilfsmitteln können verwendet werden.
Der erste Typ, dargestellt in der 5, entspricht einer Stahlnadel (23) einer Länge von etwa 20 cm, die an ihrem distalen Ende (25) verschlossen ist und mit Löchern (24) auf ihrer gesamten Höhe oder einem Teil derselben versehen ist, insbesondere in der Zone, die mit dem zu behandelnden Gewebe in Kontakt treten soll. Der Außendurchmesser der Nadel beträgt 0,5 mm, während der Innendurchmesser 0,2 mm beträgt. Außerdem haben die Löcher einen Durchmesser von 50 μm. In der Praxis ist das Verlängerungsstück (21) durch eine Verschweißung (26) mit der Nadel verbunden.
In einer zweiten Ausführungsform, die in der 6 dargestellt ist, liegt das Verteilungshilfsmittel (5) in Form eines Tubus (27) vor, der direkt im Bereich des Gewebes eingenäht werden soll. Der Tubus (27) ist mit Löchern (28) eines Durchmessers von 70 μm versehen, die auf der gesamten Länge des Tubus oder einem Teil desselben bereitgestellt sind, insbesondere im Bereich des Teils, der mit dem Gewebe in Kontakt treten soll. Der Tubus ist darüber hinaus an seinem distalen Ende (29) verschlossen. Der Außendurchmesser des Tubus beträgt 200 μm, während der Innendurchmesser 100 μm beträgt. Ebenso wie bei der Nadel ist obere Ende des Tubus mit einem konischen Verbindungsstück (30) versehen.
Die Vorrichtung wird auf folgende Weise in Betrieb gesetzt.
Zuerst wird eine Nadel (23) oder ein Tubus (27) ausgewählt, die eine Verteilung von Löchern aufweisen, die gemäß der Größe des zu behandelnden Tumors angepasst wird. Wenn das Verteilungshilfsmittel (5) in Form eines Tubus ausgebildet ist, wird dieser in dem zu behandelnden Gewebe angeordnet, vorteilhaft über eine Punktionsnadel mit großem Durchmesser, die als Führung dient. Sobald der Tubus angeordnet ist, steht das freie Ende des Tubus (27) mit der Außenseite des Organismus in Verbindung. Das Verteilungshilfsmittel wird dann über das konische Verbindungsstück (30) mit dem Verlängerungsstück (3) verbunden. Das freie Ende des Verlängerungsstückes (der hohle Tubus) (21) wird dann über das konische Verbindungsstück (22) mit der Baugruppe aus Aufheizeinheit (3)/Einspritzeinheit (1) verbunden. Wenn das Verteilungshilfsmittel in Form einer Nadel vorliegt, wird die Baugruppe aus Nadel/geschweißtem Verlängerungsstück (26) im Bereich des zu behandelnden Tumors angeordnet.
Die Bedienungsperson bestimmt dann das einzuspritzende Wasservolumen gemäß der Größe des Tumors. Aufgrund ihrer Erfahrung hat die Anmelderin festgestellt, dass es im Allgemeinen notwendig war, ein Flüssigkeitsvolumen einzuspritzen, das 5% des Volumens des zu behandelnden Tumors ausmacht, um eine befriedigende Nekrose (bei 400°C) zu erhalten. Die Bedienungsperson bestimmt dann das Volumen jeder Einspritzung und schließt daraus auf die Anzahl der Impulse, die notwendig sind, um die Abgabe des gesamten Flüssigkeitsvolumens zu erreichen. Das Auslösen, der Hub, die Kraft und die Geschwindigkeit des Zylinders werden nun programmiert, um n-mal das Volumen der Flüssigkeit in regelmäßigen Intervallen einspritzen zu können, in der Praxis zwischen 0,5 und 1 Sekunde pro Impuls mit einer Dauer zwischen 0,1 und 0,2 Sekunden. In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der letzte Impuls eine Dauer auf, die größer ist als die der vorhergehenden Impulse bei dem gleichen eingespritzten Volumen, um das Verteilungshilfsmittel vor seinem Zurückziehen erhitzen zu können, wodurch die Proliferation von Krebszellen in gesunden Geweben vermieden werden kann.
Der Bedienungsvorgang beginnt nun mit dem Einspritzen des ersten Volumens kalten Wassers in die Aufheizeinheit. Dieses Volumen wird bei einem Druck von 250 bar schnell auf 400°C erhitzt (1 Sekunde für 1 ml mit 2000 Watt bei Wasser). Bei dem folgenden Impuls mit kaltem Wasser wird das erhitzte Wasser nach dem Öffnen des Ventils (7) bis zum Verteilungshilfsmittel getrieben. Das unter Druck stehende Wasser tritt am Ende des Tubus oder der Nadel im Dampfzustand aus, und dann wird, während sich die Temperatur durch die Abgabe von Wärmemengen in den Tumor verringert, der Dampf in heißes Wasser überführt, das eine Temperatur in der Nähe der Siedetemperatur, d.h. 100°C, hat, wonach das Wasser weiterhin Wärmemengen freisetzt. Das Einspritzen geringer Wasservolumina im Bereich der Löcher des Verteilungshilfsmittels hat eine Zufuhr von lokalisierten, erhöhten Wärmemengen zur Folge, deren Verteilung anschließend durch Wärmeleitung erfolgt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform schickt man zwischen jeder Einspritzung von unter Druck stehendem heißen Wasser ein geringes Volumen kalten Wassers (2 bis 5% des Volumens des heißen Wassers) in das Zuführungshilfsmittel und das Verteilungshilfsmittel, und zwar unter Programmierung des Elektroventils (9). Mit dieser Variante kann die Erhitzung des Verteilungshilfsmittels verhindert werden, insbesondere des Teils, der zwischen jeder Einspritzung nicht mit den gesunden Geweben in Kontakt steht.
Die Erfindung und die Vorteile, die sich daraus ergeben, werden durch die vorstehende Beschreibung gut wiedergegeben.
Man wird insbesondere die Fähigkeit der Vorrichtung erkennen, ein Verabreichungsschema von Wärmemengen direkt in das Innere eines Organismus in gepulster Form zu gewährleisten, wodurch die Behandlung von Krebszellen und insbesondere von Tumoren durch Wärme ermöglicht wird, und zwar mit sehr geringen Volumina erhitzter Flüssigkeit. Zudem kann durch den Einsatz eines geringen Wasservolumens die Verteilung von Wärmemengen in Bereiche vermieden werden, die sich außerhalb der Tumorgewebe befinden, und außerdem bietet die gepulste Arbeitsweise den Vorteil, dass sie zu keiner unkontrollierten Erhitzung des Verteilungshilfsmittels und somit zu einer Nekrose von gesunden Geweben führt.

Claims

Vorrichtung, die mit Hilfe einer Flüssigkeit Wärmemengen in der Gesamtheit oder einem Teil eines menschlichen oder tierischen Zellgewebes freisetzen soll, umfassend: – eine Aufheizeinheit (3) für die Flüssigkeit, – eine Einheit zum Einspritzen (1) von Flüssigkeit in die Aufheizeinheit, – ein Hilfsmittel für die Verteilung (5) der erhitzten Flüssigkeit, – ein Hilfsmittel für die Zuführung (4) der erhitzten Flüssigkeit von der Aufheizeinheit zum Hilfsmittel für die Verteilung, dadurch gekennzeichnet, dass sie Hilfsmittel zur Abgabe von erhitzter Flüssigkeit im Bereich des Verteilungshilfsmittels in gepulster Form aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzeinheit Hilfsmittel für die Abgabe erhitzter Flüssigkeit mit einem Druck aufweist, der wenigstens gleich dem Sättigungsdampfdruck der einzuspritzenden Flüssigkeit ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzeinheit (1) in Form einer Kammer (10) vorliegt, die die einzuspritzende Flüssigkeit enthält und in der ein Kolben (12) unter der Wirkung eines elektrischen Zylinders oder Druckzylinders (11) in Translationsbewegung versetzt wird, dessen Auslösen, Hub, Kraft und Versetzungsgeschwindigkeit durch den erwünschten Rhythmus, das erwünschte Volumen und den erwünschten Einspritzdruck der Flüssigkeit bestimmt sind, wobei die Kammer (10) über ein erstes Ventil (6) mit der Aufheizeinheit (3) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslösen und der Hub des Zylinders (11) programmiert sind, um Volumina eingespritzter Flüssigkeit zwischen 0,2 und 1 ml in einem regelmäßigen Intervall von 0,5 bis 1 Sekunde zu erhalten.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft des Zylinders (11) so ausgewählt ist, dass die Flüssigkeit mit einem Druck in die Aufheizeinheit (3) eingespritzt wird, der wenigstens 50 bar, vorteilhaft 100 bar höher ist als der Sättigungsdampfdruck der Flüssigkeit.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Vorratsbehälter für Flüssigkeit (13) umfasst, der die Kammer (10) der Einspritzeinheit (1) versorgen soll, wobei der Vorratsbehälter (13) durch ein zweites Ventil (14) von der Kammer (10) getrennt ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizeinheit in Form einer metallischen Spule (15) vorliegt, die einen elektrischen Widerstand (17) oder einen Wärmetauscher enthält und von einem Edelstahltubus (16) umgeben ist, dessen Innendurchmesser zwischen 0,1 und 0,5 mm beträgt, wobei die Länge des Tubus zwischen 1500 und 5000 mm variiert.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizeinheit (3) von dem Zuführungshilfsmittel (4) durch ein Ventil (7) getrennt ist, das auf einen Druck geeicht ist, der wenigstens gleich dem Sättigungsdampfdruck der einzuspritzenden Flüssigkeit ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Nebenkreislauf mit kaltem Wasser (8) umfasst, dessen Ausgangspunkt zwischen der Einspritzeinheit (1) und der Aufheizeinheit (3) angeordnet ist, während der Zuführungspunkt unterhalb des Ventils (7) angeordnet ist, wobei der Nebenkreislauf (8) mit Hilfe eines programmierbaren Hochdruck-Elektroventils (9) mit dem Ausgangspunkt verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführungshilfsmittel (4) in Form eines hohlen Tubus (21) vorliegt, der einen Innendurchmesser zwischen 50 und 150 μm hat, wobei die Länge des Tubus zwischen 40 und 80 cm liegt.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilungshilfsmittel (5) in Form eines hohlen Tubus (27) vorliegt, dessen distales Ende (29) verschlossen ist und dessen Wände vollständig oder teilweise mit in etwa kreisförmigen Löchern (28) eines Durchmessers zwischen 30 und 70 μm, vorteilhaft 50 μm, versehen sind, wobei der Außendurchmesser des Tubus zwischen 100 und 250 μm beträgt, während der Innendurchmesser zwischen 50 und 150 μm beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilungshilfsmittel in Form einer steifen Nadel (23) vorliegt, deren distales Ende (25) verschlossen ist und deren Wände auf ihrer gesamten Länge oder einem Teil derselben Löcher (24) eines Durchmessers zwischen 30 und 70 μm, vorzugsweise 50 μm aufweisen, wobei der Innendurchmesser der Nadel zwischen 0,05 und 0,2 mm beträgt, während der Außendurchmesser zwischen 0,2 mm und 0,7 mm beträgt und die Länge derselben zwischen 100 und 200 mm liegt.